2019届高考物理二轮复习专题限时训练12近代物理初步(含解析)

专题限时训练12　近代物理初步

时间：45分钟

一、单项选择题

1．贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是(　A　)

A.C→N＋e

B.U＋n→I＋Y＋2n

C.H＋H→He＋n

D.He＋Al→P＋n

解析：A属于β衰变，B属于裂变，C是聚变，D是原子核的人工转变，故选A项．

2．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是(　B　)

A．γ射线是高速运动的电子流

B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大

C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变

D.Bi的半衰期是5天，100克Bi经过10天后还剩下50克

解析：γ射线是光子流，故A错误；氢原子辐射光子后，由高能级向低能级跃迁，半径减小，绕核运动的动能增大，故B正确；太阳辐射能量主要来源是太阳中发生的轻核聚变，故C错误；100克Bi经过10天即2个半衰期还剩下×100克＝25克，故D错误．

3.将能够释放出α、β、γ射线的放射性物质放在铅盒底部，放射线穿过窄孔O射到荧光屏上，屏上出现一个亮点P，如图所示．如果在放射源和荧光屏之间加电场或磁场，并在孔O附近放一张薄纸，则图中四个示意图正确的是(　D　)

解析：α、β、γ射线穿过窄孔沿直线前进射到荧光屏上，打出一个亮点P.在小孔附近加一张薄纸能将α射线挡住，这是因为α射线的穿透能力很弱．γ射线是能量很大穿透能力很强的电磁波，在电场和磁场中不会偏转，仍沿原方向前进，打在荧光屏上的P点．而β射线是带负电的电子流，穿透能力也较强，能够通过薄纸，并在电场或磁场中发生偏转，根据它的受力情况可知D图正确．

4．K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子带负的基元电荷，π0介子不带电．如图所示，一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们半径Rk－与Rπ－之比为21.π0介子的轨迹未画出．由此可知π－的动量大小与π0的动量大小之比为(　C　)

A．11　　　B．12　　　C．13　　　D．16

解析：由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动规律知R＝＝∝p，＝.即pπ－＝pk－.又由动量守恒定律pk－＝pπ0－pπ－.得pπ0＝pk－＋pπ－＝pk－.即＝.

5.如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是(　C　)

A．α射线和β射线的混合放射源

B．纯α射线放射源

C．α射线和γ射线的混合放射源

D．纯γ射线放射源

解析：在放射源和计数器之间加上铝片后，计算器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的射线，即α射线，在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线，因此放射源可能是α射线和γ射线的混合放射源．

6．(2018·全国卷Ⅱ)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19 J．已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m·s－1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为(　B　)

A．1×1014 Hz   B．8×1014 Hz

C．2×1015 Hz   D．8×1015 Hz

解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0＝h－hν0，代入数据解得ν0≈8×1014 Hz，B正确．

二、多项选择题

7．(2018·河北唐山二模)19世纪初，爱因斯坦提出光子理论，使得光电效应现象得以完美解释，玻尔的氢原子模型也是在光子概念的启发下提出的．关于光电效应和氢原子模型，下列说法正确的是(　BCD　)

A．光电效应实验中，入射光足够强就可以有光电流

B．若某金属的逸出功为W0，该金属的截止频率为

C．保持入射光强度不变，增大入射光频率，金属在单位时间内逸出的光电子数将减少

D．一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，最多将向外辐射六种不同频率的光

解析：发生光电效应的条件是照射光频率大于截止频率，并不是光足够强，就能发生光电效应，选项A错误；金属的逸出功W0＝hν，得：ν＝，选项B正确；强度一定的光照射某金属发生光电效应时，照射光的频率越高，单个光子的能量值越大，光子的个数越少，单位时间内逸出的光电子数就越少，选项C正确；一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁的过程中，根据N＝C＝6知，最多将向外辐射六种不同频率的光子，选项D正确．

8．如图为卢瑟福的α粒子散射实验的经典再现，用放射性元素发出的α粒子轰击金箔，用显微镜观测在环形荧光屏上所产生的亮点，根据实验现象分析(　BC　)

A．在荧光屏上形成的亮点是由α粒子在金箔上打出的电子产生的

B．该实验证明原子几乎全部质量和全部正电荷都集中在一个很小的体积内

C．在荧光屏上观测到极少数的α粒子发生了大角度的偏转

D．该实验中α粒子由于和电子发生碰撞而发生了大角度的偏转

解析：在荧光屏上形成的亮点是由α粒子穿过金箔后打在荧光屏上产生的，A错误；根据实验现象，绝大多数α粒子仍沿原来的直线运动，说明原子几乎全部质量和全部正电荷都集中在一个很小的体积内，B正确；α粒子散射实验的内容是绝大多数α粒子几乎不发生偏转，少数α粒子发生了较大角度的偏转，极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的几乎达到180°，被反弹回来)，C正确；该实验中α粒子发生大角度偏转的原因是α粒子和金箔中的原子核发生了碰撞，D错误．

9．关于光电效应的产生以及现象，下列描述正确的是(　AD　)

A．逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大

B．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光电效应

C．产生光电效应时从金属表面逸出的所有光电子的动能都相同

D．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，一定是入射光的光子能量太小

解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0可知，逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，A正确；由光电效应方程可知入射光波长必须小于一极限值，才能产生光电效应，B错误；光电子的动能与入射光的频率和金属的种类以及逸出的方式有关，因此光电子的动能不一定都相同，C错误；能否发生光电效应与入射光的强度无关，与入射光的光子频率、光子能量有关，D正确．

10．(2018·广东梅州一模)关于天然放射现象，以下叙述正确的是(　CD　)

A．若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短

B．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的

C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强

D．铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变

解析：半衰期是放射性元素有半数发生衰变的时间，由原子核的种类决定，与温度等外界因素无关，故A错误；β衰变的实质是原子核中的中子转变成质子和电子，即电子来源于原子核，故B错误；在α、β、γ这三种射线中，γ射线是波长很短的电磁波，其穿透能力最强，α射线是He原子核，带正电，故其电离能力最强，故C正确；铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程的方程为：U→Pb＋8He＋6e，即每次α衰变放出一个α粒子，每次β衰变放出一个电子，故D正确．

三、计算题

11．(2018·武汉调研)用质子流轰击固态的重水D2O，当质子和重水中的氘核发生碰撞时，系统损失的动能如果达到核反应所需要的能量，将发生生成He核的核反应．

(1)写出质子流轰击固态的重水D2O的核反应方程；

(2)当质子具有最小动能E1＝1.4 MeV时，用质子流轰击固态的重水D2O(认为氘核是静止的)刚好可发生核反应；若用氘核轰击普通水的固态冰(认为质子是静止的)时，也能发生同样的核反应，求氘核的最小动能E2.(已知氘核质量等于质子质量的2倍)

解析：(1)核反应方程为H＋D―→He.

(2)设质子、氘核的质量分别为m、M，当质子和氘核发生完全非弹性碰撞时，系统损失的动能最大．由动量守恒定律得mv0＝(m＋M)v

质子轰击氘核损失的动能：ΔE1＝mv－(m＋M)v2

E1＝mv

解得：ΔE1＝E1

同理可得，氘核轰击质子系统损失的动能：

ΔE2＝E2

由于用质子轰击氘核和用氘核轰击质子核反应方程相同，故发生核反应所需的最小能量相同，由题意有

ΔE1＝ΔE2　＝

联立解得：E2＝2.8 MeV.

答案：(1)H＋D―→He　(2)2.8 MeV

12．如图所示，静止在匀强磁场中的Li核俘获一个速度为v0＝7.7×104 m/s的中子而发生核反应Li＋n→H＋He，若已知He的速度v2＝2.0×104 m/s，其方向与反应前中子速度方向相同，求：

(1)H的速度是多大；

(2)在图中画出两粒子的运动轨迹并求出轨道半径之比；

(3)当粒子He旋转3圈时，粒子H旋转几圈．

解析：(1)中子撞击锂核生成氚核和氦核过程中动量守恒，有m0v0＝m1v1＋m2v2

式中m0，m1，m2分别为中子、氚核、氦核的质量，v1为氚核速度，

代入数据得v1＝1.0×103 m/s，方向与v0相反(即与v2相反)．

(2)氚核、氦核在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为

r1r2＝＝

＝340

运动轨迹如图所示．

(3)氚核、氦核做圆周运动的周期之比为

T1T2＝＝＝32

所以它们旋转周数之比为n1n2＝T2T1＝23

当α粒子旋转3圈时，氚核旋转2圈．

答案：(1)1.0×103 m/s　(2)见解析图　340　(3)2